组合式厚壁圆筒热装工艺研究

□ 李上青 □ 张春光 □ 刘光恒 □ 杨煜兵 □ 张俊峰 □ 安 磊 □ 褚 帅 □ 刘佳慧

沈阳仪表科学研究院 沈阳 110043

1 研究背景

厚壁圆筒通常指外径与内径之比大于1.2的圆筒,广泛应用于石油化工、农业、冶金、电力领域。汽缸、泵中钢套、凹模、火炮身管、柱形压力容器等,都可以简化为厚壁圆筒进行计算分析[1]。在实际应用场合中,厚壁圆筒大多数情况下承受较高的载荷,因此承载能力、疲劳寿命是关键问题。增加壁厚是有助于提高承载能力的方法之一,但是在工程中受限于诸多因素,壁厚只能在极有限的范围内调整,并且在某些情况下,增加壁厚带来的承载能力提高效果并不明显。另一种方法是采用组合式钢套结构来提高厚壁圆筒的承载能力,原理与自增强相类似。在工作载荷施加之前,使用一定手段,使厚壁圆筒内部预先产生残余压应力来抵消工作中的拉应力,从而达到减小应力幅值,提高承载能力,延长疲劳寿命的目的[2-5]。

对于厚壁圆筒,国内外已经有了一些研究。王建梅等[6]推导了多层圆筒过盈装配时各配合面接触应力及过盈量的计算公式,并模拟了动态装配过程。朱倩等[7]推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解。钱凌云等[8]研究了双线性强化模型的挤压凹模自增强技术。Hojjati等[9]研究了考虑应变硬化的厚壁圆筒自增强解析与有限元解问题。这些研究都基于弹塑性分析来提高厚壁圆筒的承载能力,对组合式厚壁圆筒的成型工艺则没有涉及。……